مقیاس ‌پذیری در بلاک چین

# مقیاس ‌پذیری در بلاک چین چیست؟








مقیاس‌پذیری در بلاکچین به قدرت سیستم بلاکچین اشاره دارد که بتواند با افزایش تعداد کاربران، تراکنش‌ها و حجم داده‌ها، عملکرد مطلوب را حفظ کند. به طور ساده، مقیاس‌پذیری در بلاکچین به توانایی سیستم اشاره دارد تا بتواند به صورت مؤثر و کارآمد به تعداد زیادی از تراکنش‌ها و کاربران پاسخ دهد.


در بلاکچین‌های مقیاس‌ناپذیر، زمانی که تعداد تراکنش‌ها یا تعداد کاربران افزایش می‌یابد، عملکرد سیستم کاهش می‌یابد و زمان انتظار برای تأیید تراکنش‌ها و اجرای عملیات بلاکچین طولانی می‌شود. بنابراین، مقیاس‌پذیری اصلی برای بلاکچین‌ها بسیار حیاتی است.


برخی روش‌های مقیاس‌پذیری در بلاکچین عبارتند از:


1. افزایش اندازه بلاک: در بلاکچین‌های معمولی مانند بیتکوین، اندازه بلاک‌ها محدود است. با افزایش اندازه بلاک، تعداد تراکنش‌هایی که در هر بلاک قرار می‌گیرند، افزایش می‌یابد و بیشترین ظرفیت سیستم افزایش می‌یابد.


2. الگوریتم‌های مجازی: بعضی از بلاکچین‌ها از الگوریتم‌هایی مانند Proof of Stake (PoS) به جای Proof of Work (PoW) استفاده می‌کنند. این الگوریتم‌ها معمولاً پردازش حجم بیشتری از تراکنش‌ها را ممکن می‌کنند و از انرژی کمتری نیاز دارند.


3. شبکه‌های فرعی: برخی بلاکچین‌ها شبکه‌های فرعی (sidechain) را برای اجرای تراکنش‌ها با سرعت بالا و سطوح مقیاس‌پذیری بالا استفاده می‌کنند. این شبکه‌ها معمولاً به صورت جداگانه از بلاکچین اصلی عمل می‌کنند و تراکنش‌ها را به صورت خارجی اجرا می‌کنند.


4. روش‌های همگام‌سازی: برخی بلاکچین‌ها از روش‌های همگام‌سازی مانند Lightning Network (روش همگام‌سازی بیتکوین) استفاده می‌کنند. این روش‌ها به شبکه اجازه می‌دهند تا تراکنش‌ها را بین دو طرفرعی به صورت آفلاین و خارج از بلاکچین اصلی انجام دهند، که باعث افزایش سرعت و قدرت مقیاس‌پذیری می‌شود.


توجه داشته باشید که هر بلاکچین دارای معماری و روش‌های مقیاس‌پذیری مختص به خود است، و روش‌های ذکر شده فقط برخی از راهکارهای عمومی در بلاکچین‌ها هستند. همچنین، هر راهکار مقیاس‌پذیری مزایا و معایب خود را دارد و بر اساس نیاز و محدودیت‌های هر پروژه، راهکارهای مختلفی ممکن است مناسب باشند.












## چرا افزایش مقیاس ‌پذیری در بلاک چین مهم است؟






افزایش مقیاس‌پذیری در بلاکچین اهمیت بسیاری دارد و دلایل زیادی وجود دارند که این مسئله را حائز اهمیت می‌کنند. در زیر به برخی از دلایل مهم افزایش مقیاس‌پذیری در بلاکچین اشاره خواهم کرد:


1. ظرفیت بیشتر: با افزایش مقیاس‌پذیری، بلاکچین قادر به پشتیبانی از تعداد بیشتری از تراکنش‌ها و کاربران می‌شود. این امر به کاربران اجازه می‌دهد تا تعداد بیشتری از تراکنش‌ها را در یک دوره زمانی مشخص انجام دهند و باعث افزایش استفاده از بلاکچین و بهبود تجربه کاربری می‌شود.


2. سرعت بالاتر: با افزایش مقیاس‌پذیری، زمان انتظار برای تأیید تراکنش‌ها کاهش می‌یابد و سرعت انجام تراکنش‌ها در بلاکچین بهبود می‌یابد. این امر به کاربران و کسب‌وکارها کمک می‌کند تا تراکنش‌ها را به سرعت بیشتری انجام داده و به صورت فوری به نتایج دسترسی پیدا کنند.


3. هزینه کمتر: مقیاس‌پذیری مناسب باعث کاهش هزینه‌های تراکنش در بلاکچین می‌شود. زمانی که بلاکچین با بار تراکنش بالا روبه‌رو می‌شود، هزینه‌های تراکنش ممکن است افزایش یابد و این می‌تواند مانع استفاده گسترده و عمومی از بلاکچین شود. با افزایش مقیاس‌پذیری، هزینه‌های تراکنش کاهش می‌یابد و بلاکچین قابلیت رقابت با سیستم‌های پرداخت مرسوم را دارد.


4. شبکه متصل‌پذیر: با افزایش مقیاس‌پذیری، بلاکچین به راحتی می‌تواند با سایر سیستم‌ها و بلاکچین‌ها ارتباط برقرار کند و اجازه تعامل بین آن‌ها را فراهم کند. این امر این امکان را به کاربران می‌دهد تا به طور مؤثری با بلاکچین همکاری کنند و از قابلیت‌های ترکیبی و بین‌زنجیره‌ای بهره‌برداری کنند.










## چالش سه‌گانه مقیاس ‌پذیری در بلاک چین








- عدم تمرکز


تمرکززدایی به معنی میزان افزایش تنوع در مالکیت، نفوذ و ارزش در یک بلاک چین است. ارزهای دیجیتال عموماً غیرمتمرکز هستند زیرا هیچ گروه واحدی نمی‌تواند کل شبکه را اداره کند. با این حال، میزان تمرکز یک بلاک چین در یک طیف قرار دارد و صفر و یکی نیست.






- امنیت


امنیت به معنی قابلیت دفاع و مقاومت یک بلاک چین در برابر دستکاری طی حملات منابع خارجی است. انواع حملات برای مختل کردن یک بلاک چین وجود دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به مواردی نظیر حمله هزینه‌کرد دوباره (double-spending)، حملات دی‌داس (DDoS) و حملات ۵۱ درصد (۵۱% attack) اشاره کرد.


به طور کلی، آزادی بیشتر (یعنی ورود/خروج آزاد از شبکه) منجر به تمرکز‌زدایی بیشتر اما در عین حال کاهش امنیت می‌شود. این چالش به این دلیل به وجود می‌آید که تأیید هویت شرکت‌کنندگان جدید دشوار است، زیرا ممکن است به طور بالقوه متعلق به یک نهاد مخرب واحد باشند یا با هم تبانی کنند تا به یک شبکه آسیب برساند.




- مقیاس ‌پذیری


مقیاس ‌پذیری در بلاک چین به معنی میزان ظرفیت شبکه، از جمله تعداد گره‌ها، تعداد تراکنش‌هایی که می‌تواند پردازش کند، سرعت پردازش آن‌ها و سایر عوامل است. در تصویر زیر بلاک‌چین‌های مختلف با ترجیحات آن‌ها را مشاهده می‌کنید. در هر گروه، یکی از فاکتورهای سه‌گانه‌ بلاک چین قربانی شده است.








## افزایش مقیاس ‌پذیری در بلاک چین






در راه‌حل‌های لایه ۱ نیاز است که در مجموعه کد‌های بلاک چین تغییراتی ایجاد شود. در این رویکرد، یک تغییر ساختاری یا اساسی در بلاک چین اتفاق می‌افتد. دو مثال از از این رویکرد سگویت (SegWit) و شاردینگ (Sharding) است.
سگویت


سگویت یک ارتقاء پروتکل برای شبکه بیت کوین است که روش و ساختار نحوه ذخیره داده‌ها را تغییر می‌دهد. هدف اولیه سگویت افزایش فضای بلاک بود، زیرا امضای دیجیتالی که مالکیت و در دسترس بودن وجوه فرستنده را تأیید می‌کند، فضای زیادی را در یک تراکنش اشغال می‌نماید.


در پی حذف داده‌های امضا برای هر تراکنش با استفاده از سگویت، فضا و ظرفیت بیشتری برای تراکنش‌های موجود در بلاک‌های ذخیره‌سازی ۱ مگابایتی بیت کوین آزاد شده و امکان گنجاندن تراکنش‌های بیشتری در یک بلاک را فراهم می‌شود. سگویت در حال حاضر در شبکه لایت‌کوین (Litecoin) پیاده‌سازی شده است.


اگرچه سگویت توان عملیاتی را افزایش می‌دهد و به بیت کوین کمک می‌کند تا تراکنش‌های بیشتری را پردازش کند، اما یک راه‌حلی عمومی نیست و فقط می‌تواند برای بلاک‌چین‌های مبتنی بر بیت کوین اعمال شود. همچنین با وجود اینکه سگویت بیت کوین را قادر می‌سازد تا تراکنش‌های بیشتری را پردازش کند، اما زمان تایید هر تراکنش را کاهش نمی‌دهد.
شاردینگ


شاردینگ نوعی پارتیشن‌بندی پایگاه داده است که به عنوان پارتیشن‌بندی افقی نیز شناخته می‌شود. طی این فرآیند یک پایگاه داده وسیع به منظور بهبود عملکرد به بخش‌های کوچکتر و قابل مدیریت‌تر تجزیه می‌شود.


بلاک چین یک پایگاه داده توزیع شده است و اگر شاردینگ را روی یک بلاک چین اعمال کنیم، شبکه به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود. هر بخش توسط گره‌های خاصی اداره می شود که به آن‌ها اختصاص داده شده است. به همین دلیل، توان عملیاتی سیستم بسیار بهبود خواهد یافت زیرا، به طور خودکار، بسیاری از خوشه‌های گره برای پردازش تراکنش‌ها به صورت موازی به اجرا در می‌آیند.














### مکانیسم‌های اجماع و اهمیت آن‌ها در سرعت تراکنش








چالش مقیاس ‌پذیری در بلاک چین عمدتاً به دلیل مکانیسم توافق آن ایجاد می‌شود زیرا همه شرکت‌کنندگان در شبکه باید در مورد اینکه کدام تراکنش‌ها معتبر هستند توافق نمایند. در حالی که بیت کوین می‌تواند تعداد زیادی از شرکت‌کنندگان (گره‌ها) را پذیرش کند (از این نظر مقیاس‌ پذیر است)، نمی‌تواند تعداد زیادی تراکنش‌ را به سرانجام برساند.


بنابراین، برخی مکانیسم‌های اجماع جایگزین به عنوان تلاش‌هایی برای حل این مشکل پدیدار شده‌اند که سه مکانیسم‌ ناکاموتو، کلاسیک و بدون رهبر از جمله آن‌ها هستند. این مکانیسم‌ها با تغییر فرایند رای‌گیری از گره‌ها و نحوه تایید، تعداد ترکنش‌های قابل انجام را افزایش می‌دهند و به مقیاس‌‌پذیرتر شدن بلاکچین کمک می‌کنند.



large_مقیاس-پذیری.jpg

medium_مقیاس-پذیری.jpg

small_مقیاس-پذیری.jpg

thumbnail_مقیاس-پذیری.jpg

مقیاس-پذیری.jpg

با گسترش فناوری بلاک چین و پذیرش بیشتر ارزهای دیجیتال توسط کسب و کارهای مختلف، تعداد تراکنش‌های کریپتویی افزایش یافته است. با این وجود بلاک چین‌ها در زمینه پردازش تراکنش‌ها محدودیت‌هایی دارند که به مقوله‌ای به نام مقیاس ‌پذیری (Scalability) مربوط می‌شود. 